第四节第四节 断断 层层 断层是岩层或岩体顺破裂面 发生明显位移的构造 本节主要内容断层的几何要素与位移; 断层分类及组合型式; 断层的形成机制; 断层效应; 断层的观察与研究; 同沉积断层; 韧性剪切带; 断层岩一、断层的几何要素与位移（一）、断层的几何要素 1、断层面; 2、断层带; 3、断层线; 4、断盘一）、断层的几何要素1、断层面 断层面是一个将 岩块或岩层断 开成两部分,断 开岩块或岩层 顺着它滑动的 破裂面断层 面往往不是一 个稳定的平直 面,顺走向或倾 向都会发生变 化而形成曲面 2、断层(裂)带 断层一般不是一个单一的面,而是由一系列破 裂面或次级断层组成的带带内还夹杂有搓碎 的岩块、岩屑、岩片及各种断层岩3、断层线断层线是断层面与地面的交线，即断层在地 面出露线断层线弯曲形态决定于断层面弯曲 程度、断面产状及地面起伏4、断盘断盘是断层面两侧沿断层面发生位移的岩块1）断层面倾斜,断层 面上侧为上盘，下侧 一盘为下盘; （2）断层面直立,按断 盘相对断层走向方位 描述,如东盘、西盘 或南盘、北盘等; （3）根据两盘的相对 滑动,相对上升的一 盘叫上升盘,相对下 降的一盘叫下降盘。
1：下盘 2：上盘 3：断层面（二）、断层的位移断层位移是断层面两盘相对移动的泛称 断层两盘的相对运动可分为直移运动和旋转运动 在直移运动中两盘只发生相对平移而无旋转，两 断盘上未错动前的平行线，运动后仍平行 在旋转运动中两盘以断面法线为轴相对旋转滑移 ，断盘上未错前的平行直线，运动后不再平行 多数断层常兼具有两种运动 测算断层相对位移的方法有两种： 1、滑距; 2、断距1、滑距： 指断层两盘实际的位移距离 即错动前的一点错动后分成两个对应点之间的实际距离总滑距（ab）--两对应点之间的真正位移距离 走向滑距（ac）--总滑距在断层面走向线上的分量 倾斜滑距（cb）--总滑距在断层面倾斜线上的分量 水平滑距（am）--总滑距在水平面上的投影长度2、断距： 是被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对离距在垂直岩层走向的剖面上测得的断距有： 地层断距（ho）--两盘对应层间的垂直距离; 铅直地层断距（hg）--两盘对应层间的铅直距离; 水平地层断距（hf）--两盘对应层间的水平距离视断距在垂直断层走向剖面，可测得与垂直岩层走向剖面相当各种断距 即图中h’o’、h’g’和h’f’。
当岩层走向与断层走向不一致时， 除铅直地层断距在两剖面相等（ hg＝h’g＇）外，在垂直于岩 层走向的剖面上测定的地层断距和水平地层断距都小于垂直断 层走向的剖面上测得的数值因真倾角α大于视倾角ω ，所以ho ＜h’o＇，hf＜h’f＇h’o＇称视地层断距，h’f＇称视水平地层 断距断层滑距、断距及视断距的 关系 I—断层位移立体图； II—垂直岩层走向的剖面图；III —垂直断层走向的剖面图ab--总滑距; ac--走向滑距; cb—倾斜滑距； am—水平滑距； ho—地层断距; ho—视地层断 距； hg=hg—铅直地 层断距； hf—水平地层断 距； hf—视水平地 层断距； —岩层倾角 —岩层视倾角二、断层分类及组合型式 （一）、断层分类 1、根据断层走向与岩层走向的关系划分 （1）走向断层：断层走向与岩层走向基本一致（ F1） （2）倾向断层：断层走向与岩层走向基本直交（F2） （3）斜向断层：断层走向与岩层走向斜交（F3） （4）顺层断层：断层面与岩层层理界面基本一致（F4）F42、根据断层走向与褶皱轴向（区域构造线方向） 之间的几何关系划分： （1）纵断层：断层走向与褶皱轴向一致; （2）横断层：断层走向与褶皱轴向直交; （3）斜断层：断层走向与褶皱轴向斜交。
3、按断层两盘相对运动分类 可分为：正断层、逆断层、平移断层、枢纽断层根据断层两盘滑动线的侧伏角的断层命名1.正(或逆)断层：侧伏角在80以上,在OA至OB范围内; 2.平移断层：侧伏角在10以下,在OE至OF范围 3.平移－正(或逆)断层：侧伏角在45—80之间,在OB至 OM或OA至ON范围 4.正(或逆)－平移断层：侧伏角在10—45之间,在OE至 OM或OF至ON范围二）、断层的组合型式1、地堑：主要由两条走向基本一致的相向倾斜 的正断层构成两条正断层之间有一个共同的 下降盘(右图) 2、地垒：主要由两条走向基本一致倾斜方向相 反的正断层构成(左图)两条正断层之间有一个 共同的上升盘 3、阶梯状断层 阶梯状断层由若干条产状基本一致的正断层 组成,各条断层的上盘依次向同一方向断落,构 成阶梯式(图A) 阶梯状断层在区域性抬斜过程中常发生一定 旋转形成阶梯状抬斜断块(图B) 有些阶梯式抬斜断块在地形上已不明显,但反映 在断陷沉积上,成为一系列平行的箕状构造这类 箕状构造在我国东部中、新生代盆地中十分发育4、环状断层和放射状断层 （1）环状断层：若 干弧形或半环状 断层围绕一个中 心成同心圆状排 列。
（2）放射状断层： 若干条断层自一 个中心成辐射状 排列 环状和放射状断层 往往是隆拱作用 平面引张的结果 5、雁列式断层 雁列式断层：若 干条近平行的正 断层呈斜向错列 展布雁列式断 层带的走向与其 排列的总体方向 呈30—45斜交 我国南方这类 断层常常控制了 中小型红色盆地 的发育6、叠瓦状断层 （或叠瓦式逆冲断层）叠瓦状断层是一系列产状相近的逆断层,上盘依次 向上逆冲,剖面上成叠瓦状,是逆冲断层中最主要 最常见的组合型式叠瓦状构造常常表现为上 陡下缓,成凹向上方的弧形叠瓦式逆冲断层的 各条断层向下常会拢成一条主干断层,其总体呈 帚状三、断层的形成机制—Anderson模式 安德森认为形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋 于垂直水平面，提出形成正断层、逆冲断层、平移断层的 三种应力状态四、断层效应 断层效应,泛指断层引起的所有各种现象 但一般所讲的断层效应,主要是指斜向断层 和横向断层引起标志层的视错动由于岩 层与断层的复杂交切关系,以及两盘滑动引 起的标志层在平面和剖面上的视错动,常常 难于从标志层的相对视错位上正确确定两 盘的相对滑动或断层的性质 （一）、正(逆)断层引起的效应 当倾向断层的两盘顺断层倾斜滑动时,侵蚀夷平后 的两盘岩层表现为水平错移,给人以平移断层的假 像。
二）、平移断层引起的效应倾向平移断层中，上盘顺倾向滑动在剖面上表现 为逆断层被一条横向平移为主的断层切断的背斜,而在 两翼的纵剖面上分别显示正断层和逆断层的 错觉（三）、横断层错断褶皱引起的效应 上升盘背斜核部变宽,向斜核部变窄被横向正断层切断的直立褶皱两盘中的轴迹 仍连成一线,但斜歪褶皱两盘中的轴迹会产生 位移五、断层的观察与研究断层观测的主要内容有： 1、断层的识别； 2、断层面产状的确定; 3、断层两盘相对运动和断距的确定; 4、断层形成时代的确定和活动演化过程等 5、探讨断层的组合、形成机制及其产出的 地质背景和物理环境一）、断层的识别断层活动的特征会在产出地段的有关 地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来, 这些特征即所谓的断层标志,它是识别断层 的主要依据主要标志有： 1、地貌标志; 2、构造标志; 3、地层标志---地层的重复和缺失; 4、岩浆活动和矿化作用; 5、岩相和厚度的急变1、地貌标志断层活动及其存在,常常在地貌上有明 显表现,这些表现是识别断层的直观标志 主要有： （1）断层崖和断层三角面; （2）错断的山脊或山岭与平原的突变; （3）泉水的带状分布或串珠状湖泊洼地; （4）水系的急然转向等。
2、构造标志断层活动总是形成或留下许多构造现象 ，这些现象是判断断层可能存在的重 要依据其中包括： （1）地质体被错开、构造线突然不连 续; （2）出现构造强化现象; （3）出现呈带状或面状分布的断层岩 1）地质体被错开、构造线突然不连续任何线状或 面状地质体,如地 层、矿层、岩脉 、带状、片理或 相带等均顺其走 向延伸,若这些地 质体沿走向突然 中断或被错移,则 是断层存在的直 接标志 地质体被错开地质体被错开（2）出现构造强化现象构造强化现象包括： ①岩层产状的急变; ②节理化、劈理化带的突然出现; ③小褶皱急剧增加; ④挤压破碎现象和各种擦痕等如果我们在野外发现这些现象,就要进 行认真的观察,并探究引起这些现象的可能 原因①岩层产状的急变②节理化、劈理化带的突然出现密集节理化带密集节理化带劈理化带的突然出现劈理化带劈理化带③小褶皱急剧增加④出现强烈的挤压破碎现象（构造透镜体化）出现各种擦痕和阶步擦痕擦痕擦痕和阶步擦痕和阶步（3）出现呈带状或面状分布的断层岩3、地层标志---地层的重复和缺失一套顺序排列的地层,由于走向断层的影响, 常常造成两盘地层的缺失和重复缺失是指地层序列中的一层或数层在地面断失 的现象。
重复是原来顺序排列的地层部分或全部重复出 现由于断层性质(即正断层或逆断层)不同,断 层与岩层的倾向不同会造成六种基本的重复和 缺失情况走向断层造成的地层重复和缺失断层性质断层倾斜与地层倾斜的关系二者倾向相反二者倾向相同断层倾角大于 岩层倾角断层倾角小于 岩层倾角正断层逆断层重复（A）缺失（D）缺失（B）重复（E）重复（C）缺失（F）断层两盘相对动向下降盘出现新地层下降盘出现新地层上升盘出现新地层4、岩浆活动和矿化作用大断层尤其是切割很深的大断裂常常 是岩浆和热液运移的通道和储聚场所 如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带 沿一条线断续分布,常常指示有大断层或 断裂带的存在一些放射状或环状岩墙 也指示放射状断裂或环状断裂的存在岩脉或矿脉穿插地层岩脉或矿脉穿插地层矿脉矿脉（二）、断层面产状的测定在观测和研究断层时,应尽可能测定断层面产 状 1、断层面有时显露于地表,可以直接测定,有时没 有出露,只能间接测定 2、如果断层面比较平直、地形切割强烈而且断层 线出露良好,可以根据断层线的“V”字形来判定 断层面的产状 3、隐伏断层的产状,主要根据钻孔资料,用三点法 予以测定 4、利用物探资料也可判定断层产状。
1、两盘地层的新老关系 2、根据牵引褶皱 3、擦痕和阶步 4、羽状节理 5、断层两侧小褶皱 6、断层角砾 7、根据标志层的错动（三）、断层两盘相对运动方向的确定（四）、断层活动时间的确定1、利用区域性不整合确定; 2、利用岩体、岩脉、矿脉与断层的关系确 定; 3、利用断层彼此间关系或断层与褶皱关系 确 定; 4、利用断层岩中断裂变矿物年龄来确定1、利用区域性不整合确定如果一条断层切断不整合面下的一套 较老的地层,而被另一套较新的地层以角度 不整合所覆盖,可以确定这条断层形成于角 度不整合下伏地层中最新地层形成以后和 上覆地层中最老一层形成时代之前,即发生 在下伏地层强烈变形时期2、利用岩体、岩脉、矿脉与断层的关系 确定如果断层被岩墙、岩脉充填,而且岩墙 、岩脉有错断迹象,则岩体侵入于断层形成 或活动时期利用放射性同位素法可测定 岩体时代,从而确定出断层的形成时代或活 动时代如果断层被岩体切断,说明断层形 成时期早于岩体如果断层切断岩体,则说 明断层活动应晚于岩体 3、利用断层彼此间关系或断层与褶皱关 系确定如果一组断层被另一组断层错断,则被 错的断层先形成;如果断层与被其切断的褶皱呈有规律的 几何关系,十分可能是在同一次构造运动中 形成的。
查明这次构造作用的时期,也就确 定了断层形成时期;如果断层错断了褶皱, 则断层比褶皱后形成右侧断层形成于晚寒武世沉积及褶皱之后、泥盆纪右侧断层形成于晚寒武世沉积及褶皱之后、泥盆纪 之前之前; ;左侧断层形成于泥盆纪之后、新近纪之前左侧断层形成于泥盆纪之后、新近纪之前4、利用断层岩中断裂变矿物年龄来确定断裂作用可以形成新的变。